JP2000136730A - Gas turbine generating set - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve generating efficiency as a whole by effectively utilizing heat energy of high temperature obtained from an air compressor. SOLUTION: High temperature air compressed by an air compressor 16 is respectively branched off to a passage 24 and a passage 26 by a flow diverter 22, air containing moisture content obtained through an aftercooler 28 and a humidifier 40 and air branched off to the passage 26 are mixed in a mixer 30, high moisture content air is sent to a regenerator 50 and heat exchanged with exhaust gas, combustion gas is generated by burning heat exchanged combustion air and fuel 56 in an combustor 54, and a gas turbine 10 is driven by the combustion gas. Energy loss accompanying regenerator 50 heat exchange is reduced by guiding air compressed by the air compressor 16 to the regenerator 50 by lessening temperature drop.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスタービン発電
装置に係り、特に、ガスタービンを利用して発電を行な
うに好適なガスタービン発電装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas turbine power generator, and more particularly to a gas turbine power generator suitable for generating electric power using a gas turbine.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ガスタービンを利用した火力発電システ
ムにおいては、例えば、特開昭５８−１０１２２７号公
報、特開昭５８−１０１２２８号公報に記載されている
ように、高湿分ガスタービンサイクルとして、ＨＡＴ
（Ｈｕｍｉｄ Ａｉｒ Ｔｕｒｂｉｎｅ）サイクルと呼
ばれるものが利用されている。ＨＡＴサイクルを用いた
火力発電システムにおいては、ガスタービン燃焼排ガス
などの熱エネルギーを回収して蒸気を発生させ、この蒸
気をガスタービンの燃焼用空気と混合し、混合された燃
焼用空気と蒸気を燃焼器で燃焼し、この燃焼器で得られ
た高湿分の燃焼排ガスでタービンを駆動する構成が採用
されている。このシステムによれば、蒸気タービンを使
用せずに、コンバインドサイクルと同等以上の出力およ
び発電効率を達成することができる。すなわち、このシ
ステムにおいては、燃焼用空気中の湿分を増加させるた
めに、空気圧縮機から出た空気と高温水を直接接触させ
て蒸発させる増湿器（あるいは増湿塔）と呼ばれる装置
が設置されている。増湿器において水を蒸発させるため
に必要な熱エネルギーは、ガスタービンの排ガスおよび
空気圧縮機の中間冷却などからの回収熱が利用されてい
る。そして発電システムの効率を向上させるためには、
これらの熱回収においてできるだけ低温域まで熱を回収
し、熱エネルギーを有効に利用することが望ましい。こ
のため、従来のＨＡＴサイクルを利用したシステムで
は、圧縮機と増湿器の間に後置冷却器と称する空気冷却
器が設置されており、この空気冷却器と増湿器とを組み
合わせることにより、低温域の熱回収を効率的に行なう
ようになっている。2. Description of the Related Art In a thermal power generation system using a gas turbine, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 58-101227 and 58-101228, a high-humidity gas turbine cycle is used. , HAT
What is called a (Humid Air Turbine) cycle is used. In a thermal power generation system using an HAT cycle, heat energy such as gas turbine combustion exhaust gas is recovered to generate steam, and this steam is mixed with combustion air of a gas turbine, and the mixed combustion air and steam are separated. A configuration is employed in which combustion is performed by a combustor and a turbine is driven by combustion exhaust gas of high humidity obtained by the combustor. According to this system, it is possible to achieve output and power generation efficiency equal to or higher than that of a combined cycle without using a steam turbine. That is, in this system, a device called a humidifier (or humidification tower) that evaporates by directly contacting the air discharged from the air compressor with high-temperature water to increase the moisture in the combustion air is used. is set up. As heat energy required for evaporating water in the humidifier, exhaust gas from a gas turbine and heat recovered from intermediate cooling of an air compressor and the like are used. And to improve the efficiency of the power generation system,
In such heat recovery, it is desirable to recover heat to as low a temperature range as possible and to effectively utilize heat energy. For this reason, in the system using the conventional HAT cycle, an air cooler called a post-cooler is installed between the compressor and the humidifier, and by combining this air cooler and the humidifier, In addition, heat recovery in a low temperature range is efficiently performed.

【０００３】具体的には、増湿器は、下方から流入した
空気が上方から流出するまでの間に、空気中の湿分を増
加させるように構成されており、増湿器の内部では高温
水が上方から下方に向かって流下し、この高温水が、上
方に向かって流れる空気と対向流の状態で直接接触する
ようになっている。この流下する水に注目すれば、水が
蒸発する際に、蒸発潜熱を失い、自分自身の温度が低下
するという原理により、流下する水の温度は下方に行く
ほど低下し、下端では増湿器に流入してきた空気の温度
よりも低くなる。増湿器の下端から流出した水はガスタ
ービンの排ガスを回収する排熱回収器、空気圧縮機の中
間冷却器、後置冷却器などにより熱を回収して高温の水
となり、再び増湿器の上方に供給される。なお、高温水
が蒸発して減少した分は補給水として系外から供給され
るため、この循環水は常に必要量が確保されている。こ
れらの熱回収において、できるだけ低温域まで熱を回収
するためには、熱回収に利用する水の温度（増湿器の下
端から流出する水の温度）は低い方が好ましく、この低
い温度の水を得るために、流入する空気の温度を下げる
ことを目的として後置冷却器が設置されている。そして
この後置冷却器を有することがＨＡＴサイクルの大きな
特徴である。[0003] Specifically, the humidifier is configured to increase the moisture in the air before the air flowing in from below flows out from above. The water flows downward from above, and the high-temperature water comes into direct contact with the air flowing upward in a counter-current state. Paying attention to the flowing water, when the water evaporates, it loses the latent heat of evaporation and its own temperature decreases.The temperature of the flowing water decreases as it goes downward, and the humidifier at the lower end. Temperature is lower than the temperature of the air flowing into the air. The water that flows out from the lower end of the humidifier recovers heat using an exhaust heat recovery unit that collects exhaust gas from the gas turbine, an intercooler and an aftercooler of the air compressor, and becomes high-temperature water. Is supplied above. The amount of the circulating water that is reduced due to evaporation of the high-temperature water is supplied from outside the system as make-up water. In such heat recovery, in order to recover heat to the lowest possible temperature range, the temperature of water used for heat recovery (the temperature of water flowing out from the lower end of the humidifier) is preferably low. In order to reduce the temperature of the inflowing air, a post-cooler is installed in order to obtain the temperature. Having the post-cooler is a major feature of the HAT cycle.

【０００４】一方、燃焼用空気に蒸気を混入する発電シ
ステムとしては、例えば、特開平６−２４８９７４号公
報に記載されているように、部分再生式二流体ガスター
ビンと呼ばれるシステムが知られている。このシステム
は、ＨＡＴサイクルのような増湿器や後置冷却器を使用
せずに、高温の圧縮空気の一部に排熱ボイラで製造した
飽和蒸気を混合し、高湿分の燃焼用空気を製造するとこ
ろに特徴がある。On the other hand, as a power generation system for mixing steam into combustion air, for example, a system called a partially regenerative two-fluid gas turbine is known as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-248974. . This system mixes a part of high-temperature compressed air with saturated steam produced by an exhaust heat boiler, without using a humidifier or post-cooler as in the HAT cycle. Is characterized by the fact that it is manufactured.

【０００５】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述のＨＡＴサイクル
を利用したシステムにおいては、ガスタービンの出力お
よび発電効率を高めるために、空気圧縮機を低圧圧縮機
と高圧圧縮機に分割し、これら圧縮機の間に中間冷却器
を設置し、低圧圧縮機で圧縮され高温となった空気から
熱を回収するとともに、高圧圧縮機出口の空気温度を低
く押さえることで、圧縮に必要な動力の低減を図ってい
る。中間冷却器を有するＨＡＴサイクルの高圧圧縮機の
出口温度は、例えば、２００℃程度であり、この圧縮空
気を前述の後置冷却器により１００℃程度まで冷却し、
冷却された空気を増湿塔に流入させている。In the system using the HAT cycle, the air compressor is divided into a low-pressure compressor and a high-pressure compressor in order to increase the output and the power generation efficiency of the gas turbine. An intercooler is installed between the two to recover heat from the high-temperature air compressed by the low-pressure compressor and reduce the power required for compression by keeping the air temperature at the high-pressure compressor outlet low. ing. The outlet temperature of the high pressure compressor of the HAT cycle having the intercooler is, for example, about 200 ° C., and the compressed air is cooled to about 100 ° C. by the post-cooler described above,
Cooled air flows into the humidification tower.

【０００６】一方、通常の電力事業用に利用されている
重構造型と呼ばれるガスタービンにおいては、大気圧で
吸い込まれた空気は十数段の圧縮機翼を通過する間に一
気に圧縮され、通常、中間冷却は行なわれない。このよ
うな重構造型ガスタービンの圧縮機の出口温度は、例え
ば、圧縮比が１５の場合で３８０℃程度、圧縮比が２４
では４８０℃に達する。このため、中間冷却器を使用し
ない重構造型ガスタービンを利用してＨＡＴサイクルを
構成しようとすると、空気圧縮機の出口温度が高いた
め、後置冷却器の出口温度を１００℃近くまで低下させ
るには、回収熱量が大きな熱交換器が必要となり、熱交
換器を大型化することが余儀なくされる。また、高温空
気の温度を後置冷却器で一旦下げ、再生器で再び上昇さ
せるというプロセスを単に採用したのでは、機器の圧力
損失や放熱損失の増大につながり好ましくない。したが
って、重構造型のガスタービンを利用する場合には、Ｈ
ＡＴサイクルよりも空気温度が高くなるという特徴を生
かした熱回収方法を採用するのが好ましく、そのような
システム構成が求められている。[0006] On the other hand, in a gas turbine called a heavy structure type used for a normal electric power business, air sucked at atmospheric pressure is compressed at a stroke while passing through more than ten stages of compressor blades. No intermediate cooling is performed. The outlet temperature of the compressor of such a heavy-structure gas turbine is, for example, about 380 ° C. when the compression ratio is 15 and the compression ratio is 24
Reaches 480 ° C. For this reason, if an attempt is made to configure a HAT cycle using a heavy-structure gas turbine that does not use an intercooler, the outlet temperature of the air compressor is high, and the outlet temperature of the post-cooler is reduced to nearly 100 ° C. Requires a heat exchanger having a large amount of recovered heat, and it is necessary to increase the size of the heat exchanger. Further, simply adopting a process in which the temperature of the high-temperature air is once lowered by the post-cooler and then raised again by the regenerator undesirably leads to an increase in pressure loss and heat radiation loss of the equipment. Therefore, when a heavy-structure gas turbine is used, H
It is preferable to adopt a heat recovery method that makes use of the feature that the air temperature is higher than in the AT cycle, and such a system configuration is required.

【０００７】一方、前述の部分再生式二流体ガスタービ
ンでは増湿塔を利用せず、蒸気と空気を混合させること
により高湿分の燃焼用空気を製造している。この方法は
構成が簡単になるため、小型のシステムに適している
が、蒸気を発生させるために排熱ボイラを利用してお
り、低温域の熱回収に工夫を凝らしたＨＡＴサイクルほ
どの排熱回収は期待できない。On the other hand, in the above-mentioned partial regeneration type two-fluid gas turbine, high-humidity combustion air is produced by mixing steam and air without using a humidification tower. This method is suitable for a small system because of its simple structure. However, it uses a waste heat boiler to generate steam. Recovery is not expected.

【０００８】本発明の目的は、中間冷却器を使用しない
重構造型ガスタービン用空気圧縮機から得られる高温の
熱エネルギーを有効に活用して全体としての発電効率を
高めることができるガスタービン発電装置とガスタービ
ン駆動システムを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a gas turbine power generator capable of effectively utilizing high-temperature heat energy obtained from an air compressor for a heavy-structure gas turbine that does not use an intercooler to increase the power generation efficiency as a whole. Device and a gas turbine drive system.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより発電機と前記空気圧縮機
を駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空気
圧縮機により圧縮された空気を導入して冷却する空気冷
却器と、この空気冷却器により冷却された空気を導入し
導入された空気に湿分を付加する増湿器と、前記空気圧
縮機により圧縮された空気の一部を前記空気圧縮機と前
記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系に分流する分流器
と、前記増湿器から湿分を含む空気を導入すると共に前
記分流器から空気を導入し導入された空気および湿分を
含む空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換して燃焼
用流体として出力する再生器と、燃料と前記再生器から
の燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを前記ガスタービン
に送給する燃焼器とを備えてなるガスタービン発電装置
を構成したものである。According to the present invention, there is provided an air compressor for introducing and compressing air.
A gas turbine that drives the generator and the air compressor to discharge exhaust gas by the thermal energy of the combustion gas, an air cooler that introduces and cools the air compressed by the air compressor, A humidifier that introduces cooled air and adds moisture to the introduced air, and a system that connects a part of the air compressed by the air compressor to the air compressor and the air cooler, A flow divider that divides the air into a different system; and a heat exchanger that introduces moisture-containing air from the humidifier and introduces air from the flow divider to introduce the introduced air and moisture-containing air with exhaust gas of the gas turbine. And a combustor for burning the fuel and the combustion fluid from the regenerator to supply combustion gas to the gas turbine. In things That.

【００１０】前記ガスタービン発電装置を構成するに際
しては、増湿器から湿分を含む空気を導入するとともに
分流器から空気を導入して混合する混合器を設け、この
混合器により混合された空気および湿分を含む空気を再
生器に出力する構成を採用することもできる。In configuring the gas turbine power generator, a mixer for introducing air containing moisture from a humidifier and for introducing and mixing air from a flow divider is provided, and the air mixed by the mixer is provided. It is also possible to adopt a configuration in which air containing moisture and moisture is output to a regenerator.

【００１１】また、前記ガスタービン発電装置を構成す
るに際しては、再生器として、増湿器から第１の流路を
介して湿分を含む空気を導入するとともに分流器から第
２の流路を介して空気を導入し導入された湿分を含む空
気および空気をそれぞれ独立にガスタービンの排ガスと
熱交換して第１の燃焼用流体および第２の燃焼用流体と
して独立に燃焼器に出力する機能を有するもので構成す
ることができる。When the gas turbine power generator is constructed, air containing moisture is introduced from a humidifier as a regenerator via a first flow path, and a second flow path is introduced from a flow divider as a regenerator. The air containing moisture and the air containing the introduced moisture are independently heat-exchanged with the exhaust gas of the gas turbine, and are independently output to the combustor as a first combustion fluid and a second combustion fluid. It can be configured with a function.

【００１２】さらに、前記ガスタービン発電装置を採用
するに際しては、分流器を設ける代わりに、空気圧縮機
により圧縮された空気を導入するとともに湿分を含む空
気を増湿器から導入して互いに熱交換する再生熱交換器
を設け、この再生熱交換器で熱交換された圧縮空気を空
気冷却器に送給するとともに、再生熱交換器で熱交換さ
れた湿分を含む空気を再生器に出力する構成を採用する
こともできる。Further, when the gas turbine power generator is adopted, instead of providing a flow divider, air compressed by an air compressor is introduced and air containing moisture is introduced from a humidifier to heat each other. A regenerative heat exchanger to be exchanged is provided.The compressed air heat exchanged by the regenerative heat exchanger is sent to the air cooler, and the air containing moisture exchanged by the regenerative heat exchanger is output to the regenerator. It is also possible to adopt a configuration in which

【００１３】前記ガスタービン発電装置のうち分流器を
有するものにおいては、空気圧縮機と空気冷却器とを結
ぶ系の流量をＡとし、分流器と再生器とを結ぶ系を流量
をＢとしたときに、流量比Ｂ／Ａは４．０以下である機
能を付加することができる。In the gas turbine generator having a flow divider, the flow rate of the system connecting the air compressor and the air cooler is A, and the flow rate of the system connecting the flow divider and the regenerator is B. Sometimes, a function in which the flow ratio B / A is 4.0 or less can be added.

【００１４】前記各ガスタービン発電装置を構成するに
際しては、以下の要素を付加することができる。In configuring each of the gas turbine power generation devices, the following elements can be added.

【００１５】前記再生器から排出される排ガスを循環水
流路中の水と熱交換する熱交換器を有し、前記循環水流
路は、前記空気冷却器と前記増湿器を循環する循環水流
路に接続されている。A heat exchanger for exchanging heat of the exhaust gas discharged from the regenerator with water in a circulating water flow path, wherein the circulating water flow path circulates the air cooler and the humidifier; It is connected to the.

【００１６】また、本発明は、空気を導入して圧縮する
空気圧縮機と、燃焼ガスの熱エネルギーにより負荷と前
記空気圧縮機械とを駆動して排ガスを排出するガスター
ビンと、前記空気圧縮機により圧縮された空気を導入し
て冷却する空気冷却器と、この空気冷却器により冷却さ
れた空気を導入し導入された空気に湿分を付加する増湿
器と、前記空気圧縮機により圧縮された空気の一部を前
記空気圧縮機と前記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系
に分流する分流器と、前記増湿器から湿分を含む空気を
導入すると共に前記分流器から空気を導入し導入された
空気および湿分を含む空気を前記ガスタービンの排ガス
と熱交換して燃焼用流体として出力する再生器と、燃料
と前記再生器からの燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを
前記ガスタービンに送給する燃焼器とを備えてなるガス
タービン駆動システムを構成したものである。Further, the present invention provides an air compressor for introducing and compressing air, a gas turbine for driving a load and the air compressor by using thermal energy of combustion gas to discharge exhaust gas, and an air compressor. An air cooler for introducing and cooling the air compressed by the air cooler, a humidifier for introducing the air cooled by the air cooler and adding moisture to the introduced air, and a humidifier compressed by the air compressor. A diverter for diverting a part of the air to a system different from a system connecting the air compressor and the air cooler, and introducing air containing moisture from the humidifier and removing air from the diverter. A regenerator that exchanges heat with the introduced air and air containing moisture with the exhaust gas of the gas turbine and outputs it as a combustion fluid, and combusts the fuel and the combustion fluid from the regenerator to produce a combustion gas. The gas turbine It is obtained by constituting the gas turbine drive system comprising a feed Kyusuru combustor.

【００１７】前記した手段によれば、空気圧縮機から出
力される高温空気の流路を分流器によって二つの流路に
分岐させ、一方の流路を空気冷却器（後置冷却器）を介
して増湿器に接続し、他方の流路は空気冷却器および増
湿器を経由せずに再生器に接続するようにしたため、Ｈ
ＡＴサイクルで利用されている低温域までの熱回収シス
テムを採用しながら、高温となった圧縮空気をなるべく
温度を低下させずに再生器に導くことが可能になり、熱
交換に伴うエネルギーロスを減少させることができ、発
電効率を高めることができる。また、空気圧縮機から出
力される高温空気の流路を分流器によって二つの流路に
分岐させると、空気冷却器を通過する空気の流量が減少
するため、空気冷却器の小型化を図ることができる。さ
らに、各流路の流量比を適正に規定することにより、例
えば、流量比Ｂ／Ａを４．０以下にすることにより、熱
交換に伴うエネルギーロスを減少せさ、発電効率の向上
を図ることができる。According to the above-described means, the flow path of the high-temperature air output from the air compressor is branched into two flow paths by the flow divider, and one of the flow paths is passed through the air cooler (post-cooler). And the other flow path is connected to the regenerator without passing through the air cooler and the humidifier.
While adopting the heat recovery system up to the low temperature range used in the AT cycle, it is possible to guide the hot compressed air to the regenerator without lowering the temperature as much as possible, thereby reducing the energy loss due to heat exchange. The power generation efficiency can be increased. Also, if the flow path of the high-temperature air output from the air compressor is branched into two flow paths by the flow divider, the flow rate of the air passing through the air cooler decreases, so the size of the air cooler must be reduced. Can be. Furthermore, by appropriately defining the flow ratio of each flow path, for example, by setting the flow ratio B / A to 4.0 or less, energy loss due to heat exchange is reduced, and power generation efficiency is improved. be able to.

【００１８】また、再生熱交換器を用いた場合でも、高
温となった圧縮空気を温度をなるべく低下させずに再生
器に導くことができるため、熱交換に伴うエネルギーロ
スを減少させることができる。Further, even when a regenerative heat exchanger is used, high-temperature compressed air can be guided to the regenerator without lowering the temperature as much as possible, so that energy loss due to heat exchange can be reduced. .

【００１９】なお、本発明は、空気圧縮機を出た高温の
空気の流路を二つの流路に分岐させ、各流路において必
要な熱交換プロセスを経たあとで、再生器入り口側で各
流路を合流させることによって新しい効果が生まれるも
のであり、圧縮された高温空気に水を噴霧し、高湿分空
気を製造する高湿分空気製造方法や、前述の部分再生式
二流体ガスタービンとは異なる概念である。In the present invention, the flow path of the high-temperature air exiting the air compressor is branched into two flow paths, and after passing through a necessary heat exchange process in each flow path, each of the flow paths is opened at the inlet side of the regenerator. A new effect is created by merging the flow paths, and a high-humidity air production method for producing high-humidity air by spraying water on compressed high-temperature air, and the aforementioned partially regenerating two-fluid gas turbine Is a different concept.

【００２０】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００２１】図１は本発明の第１実施形態を示す構成図
である。図１において、ガスタービン１０は、例えば、
重構造型ガスタービンとして構成されており、ガスター
ビン１０は発電機１２を主たる負荷として、駆動軸１４
を介して発電機１２に接続されているとともに、駆動軸
１４を介して空気圧縮機１６に接続されている。空気圧
縮機１６は一軸型の空気圧縮機として構成されており、
大気圧の空気１８を導入し、導入された空気１８をガス
タービン１０の駆動に伴って圧縮し、圧縮された高温高
圧の空気、例えば、３８０℃の空気を空気流路２０に出
力するようになっている。空気流路２０は分流器２２に
接続されており、分流器２２は空気流路２０を流路２４
と流路２６とに分岐させるとともに、各流路２４、２６
への空気流量を制御する制御弁としての機能を備えて構
成されている。流路２４は後置冷却器２８に接続され、
流路２６は混合器３０に接続されている。後置冷却器２
８は、空気冷却器として、高圧空気流路３２、循環水流
路３４に接続されている。循環水流路３４には補給水３
６が導入され、導入された補給水３６がポンプ３８の駆
動によって循環水流路３４中を循環するようになってい
る。そして後置冷却器２８は流路２４から導入された空
気と循環水流路３４中の水との熱交換を行なって流路２
４から導入された空気を冷却し、冷却された空気、例え
ば、９６℃に冷却された高圧空気を高圧空気流路３２を
介して増湿器４０に送給するようになっている。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, a gas turbine 10 is, for example,
The gas turbine 10 is configured as a heavy structure type gas turbine.
Is connected to a generator 12 via a drive shaft 14 and to an air compressor 16 via a drive shaft 14. The air compressor 16 is configured as a single-shaft air compressor,
Atmospheric pressure air 18 is introduced, the introduced air 18 is compressed with driving of the gas turbine 10, and compressed high-temperature and high-pressure air, for example, 380 ° C. air is output to the air flow path 20. Has become. The air flow path 20 is connected to a flow divider 22.
And the flow path 26, and each of the flow paths 24, 26
It has a function as a control valve for controlling the air flow rate to the air. The channel 24 is connected to a post-cooler 28,
The channel 26 is connected to the mixer 30. Post-cooler 2
Numeral 8 is connected to a high-pressure air flow path 32 and a circulating water flow path 34 as an air cooler. Make-up water 3
6 is introduced, and the supplied makeup water 36 is circulated in the circulating water flow path 34 by driving the pump 38. The post-cooler 28 exchanges heat between the air introduced from the flow path 24 and the water in the circulating water flow path 34, and
The air introduced from 4 is cooled, and the cooled air, for example, high-pressure air cooled to 96 ° C. is supplied to the humidifier 40 through the high-pressure air flow path 32.

【００２２】増湿器４０は循環水流路３４、循環水流路
４２中に挿入されているとともに高圧空気流路３２、空
気流路４４に接続されている。増湿器４０には、ポンプ
３８の駆動に伴う水が導入されるとともに、ポンプ４６
の駆動に伴う水が導入されるようになっている。すなわ
ち、後置冷却器２８と熱交換器６２でそれぞれ熱交換さ
れて高温となった水が導入されるようになっており、こ
の高温となった水が高圧空気流路３２からの空気と対向
流で直接接触し、導入した空気に湿分を付加して空気流
路４４に出力するようになっている。この空気流路４４
に導入された湿分を含む空気の温度は、例えば、１５９
℃である。空気流路４４は混合器３０と接続されてお
り、混合器３０は流路２６からの空気と空気流路４４か
ら導入された湿分を含む空気とを混合し、混合された高
湿分の燃焼用空気を流路４８を介して再生器５０に送給
するようになっている。再生器５０に送給される高湿分
の空気の温度は、例えば、２４０℃になっている。The humidifier 40 is inserted into the circulating water passage 34 and the circulating water passage 42 and is connected to the high-pressure air passage 32 and the air passage 44. Water accompanying the driving of the pump 38 is introduced into the humidifier 40,
The water accompanying the drive of is introduced. That is, high-temperature water that has undergone heat exchange in the post-cooler 28 and the heat exchanger 62 is introduced, and the high-temperature water is opposed to air from the high-pressure air flow path 32. The air is brought into direct contact with the air flow, adds moisture to the introduced air, and outputs the air to the air flow path 44. This air flow path 44
The temperature of the air containing moisture introduced into
° C. The air flow path 44 is connected to the mixer 30, and the mixer 30 mixes the air from the flow path 26 with the air including the moisture introduced from the air flow path 44, and The combustion air is supplied to the regenerator 50 via the flow path 48. The temperature of the high-humidity air supplied to the regenerator 50 is, for example, 240 ° C.

【００２３】再生器５０は、流路４８から導入された高
湿分の空気とガスタービン１０から排出される排ガス
（排気ガス）、例えば、５００〜６００℃になった排ガ
スと熱交換を行ない、熱交換された高湿分の空気、例え
ば、５８０℃になった高湿分の空気を燃焼用流体として
流路５２を介して燃焼器５４に送給するようになってい
る。燃焼器５４は燃料５６と流路５２から導入された燃
焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを生成し、例えば、１３
００℃の燃焼ガスを流路５８を介してガスタービン１０
に送給するようになっている。ガスタービン１０は燃焼
器５４から送給された燃焼ガスの熱エネルギーにより発
電機１２と空気圧縮機１６駆動して排ガスを流路６０中
に出力するようになっている。流路６０中には再生器５
０と熱交換器６２が挿入されており、流路６０中に排出
された高温の排ガスは再生器５０、熱交換器６２で熱交
換に用いられた後、大気中に放出される。なお、排ガス
中の湿分を回収するために、熱交換器６２から排出され
る排ガスを水回収装置を介して排出することもできる。The regenerator 50 exchanges heat with the high-humidity air introduced from the flow path 48 and the exhaust gas (exhaust gas) discharged from the gas turbine 10, for example, the exhaust gas at 500 to 600 ° C. The heat-exchanged high-humidity air, for example, the high-humidity air at 580 ° C. is supplied to the combustor 54 via the flow path 52 as a combustion fluid. The combustor 54 burns the fuel 56 and the combustion fluid introduced from the flow path 52 to generate a combustion gas.
The combustion gas of 00 ° C. is supplied to the gas turbine 10
To be sent to. The gas turbine 10 drives the generator 12 and the air compressor 16 with the thermal energy of the combustion gas supplied from the combustor 54 to output exhaust gas into the flow path 60. In the flow channel 60, the regenerator 5
0 and the heat exchanger 62 are inserted, and the high-temperature exhaust gas discharged into the flow path 60 is used for heat exchange in the regenerator 50 and the heat exchanger 62, and then released into the atmosphere. In addition, in order to collect the moisture in the exhaust gas, the exhaust gas discharged from the heat exchanger 62 can be discharged through a water recovery device.

【００２４】本実施形態におけるガスタービン発電装置
において、空気圧縮機１６は、中間冷却器を使用しない
一軸型の圧縮機で構成されており、空気圧縮機１６出口
の空気温度は、圧縮比が１５の場合には約３８０℃とな
り、圧縮比が２４の場合は４８０℃になる。In the gas turbine power generator according to the present embodiment, the air compressor 16 is a single-shaft compressor that does not use an intercooler, and the air temperature at the outlet of the air compressor 16 has a compression ratio of 15%. Is about 380 ° C., and 480 ° C. when the compression ratio is 24.

【００２５】本実施形態においては、空気圧縮機１６で
圧縮された高温空気の流路２０を分流器２２で二つの流
路２４、２６に分岐し、一方の流路２６に分流された空
気と増湿器４０から排出される湿分を含む空気とを混合
器３０で混合し、混合された高温の高湿分空気を再生器
５０に送給するようにしたため、高温となった圧縮空気
を温度をなるべく低下させずに再生器５０に導くことが
可能になり、再生器５０の熱交換に伴うエネルギーロス
を減少させることができる。In the present embodiment, the flow path 20 of the high-temperature air compressed by the air compressor 16 is branched into two flow paths 24 and 26 by a flow divider 22, and the air divided in one flow path 26 is The air containing moisture discharged from the humidifier 40 is mixed with the mixer 30 and the mixed high-humidity air is fed to the regenerator 50. It is possible to guide the temperature to the regenerator 50 without lowering the temperature as much as possible, and it is possible to reduce energy loss due to heat exchange of the regenerator 50.

【００２６】次に、図１に示すガスタービン発電装置と
図２に示す従来の装置との比較結果を次の表１に基づい
て説明する。図２に示す従来の装置は、図１に示すガス
タービン発電装置から分流器２２、混合器３０を取り除
いたものに相当する。Next, a comparison result between the gas turbine power generator shown in FIG. 1 and the conventional apparatus shown in FIG. 2 will be described based on the following Table 1. The conventional device shown in FIG. 2 corresponds to the gas turbine power generation device shown in FIG. 1 with the shunt 22 and the mixer 30 removed.

【００２７】図１と図２に示す２種類のガスタービン発
電装置において、圧縮比が１５、タービン入口温度が１
３００℃のガスタービンを想定し、熱交換器６２の出口
で排ガスの温度が同じ値となるように、熱収支を取った
場合の各位置における温度および空気中の湿分の評価値
を表１に示す。表１には、参考のために、圧縮機を分割
して中間冷却器を設置した場合の評価値もＣＡＳＥ−Ｃ
として併記した。In the two types of gas turbine power generators shown in FIGS. 1 and 2, the compression ratio is 15 and the turbine inlet temperature is 1.
Assuming a gas turbine of 300 ° C., evaluation values of temperature and moisture in air at each position when a heat balance is taken so that the temperature of exhaust gas at the outlet of the heat exchanger 62 becomes the same value are shown in Table 1. Shown in Table 1 also shows, for reference, the evaluation values when the compressor was divided and an intercooler was installed, in CASE-C.
It was also described as.

【００２８】[0028]

【表１】 [Table 1]

【００２９】ＣＡＳＥ−Ａ：図２に示す従来のガスター
ビン発電装置の場合 ＣＡＳＥ−Ｂ：図１に示すガスタービン発電装置におい
て流路２６に５０％の圧縮空気を分流させた場合 ＣＡＳＥ−Ｃ：図２に示す圧縮空気機を分割して中間冷
却器を設置した場合 表１から次のことが明らかになる。ＣＡＳＥ−Ａでは、
増湿器４０出口温度及び再生器５０入口温度は湿分割合
が２６％の飽和蒸気温度に相当する１４１℃であるのに
対し、空気圧縮機１６から出力された空気の５０％を流
路２６に分流させたＣＡＳＥ−Ｂでは、増湿器４０内の
湿分割合が４２％になり、そのときの飽和温度は１５９
℃である。そして流路２６の空気と空気流路４４からの
空気（湿分を含む空気）とを混合器３０で混合したあと
では湿分割合が２６％、温度が２４０℃になる。このよ
うに、空気圧縮機１６から出た高温の空気に湿分を加
え、再生器５０に流入させるまでのプロセスにおいて、
全量を増湿器４０に流入させたＣＡＳＥ−Ａの場合に
は、３８０℃から１４１℃へと約２４０度の温度低下が
ある。これに対して、空気圧縮機１６から出た高温の空
気の５０％を流路２６に分流させたＣＡＳＥ−Ｂの場合
には、３８０℃から２４０℃へと１４０度の温度低下で
済んでいる。CASE-A: In the case of the conventional gas turbine generator shown in FIG. 2 CASE-B: In the gas turbine generator shown in FIG. 1, when 50% of compressed air is diverted to the flow passage 26 CASE-C: In the case where the compressed air machine shown in FIG. 2 is divided and an intercooler is installed, the following becomes clear from Table 1. In CASE-A,
The outlet temperature of the humidifier 40 and the inlet temperature of the regenerator 50 are 141 ° C. corresponding to a saturated steam temperature of a moisture content of 26%, while 50% of the air output from the air compressor 16 is passed through the flow path 26. -CASE-B, the percentage of moisture in the humidifier 40 is 42%, and the saturation temperature at that time is 159.
° C. After the air in the flow path 26 and the air (air containing moisture) from the air flow path 44 are mixed by the mixer 30, the humidity ratio becomes 26% and the temperature becomes 240 ° C. As described above, in the process of adding moisture to the high-temperature air exiting from the air compressor 16 and allowing the high-temperature air to flow into the regenerator 50,
In the case of CASE-A in which the entire amount has flowed into the humidifier 40, there is a temperature drop of about 240 ° C. from 380 ° C. to 141 ° C. On the other hand, in the case CASE-B in which 50% of the high-temperature air discharged from the air compressor 16 is diverted to the flow passage 26, the temperature drops from 380 ° C to 240 ° C by 140 ° C. .

【００３０】このように、本実施形態におけるガスター
ビン発電装置（ＣＡＳＥ−Ｂ）において、空気圧縮機１
６出口から再生器５０入口までの温度低下を少なくし、
図２に示す従来の装置よりも高温の高湿分空気を再生器
５０に流入させると、以下の利点がある。As described above, in the gas turbine power generator (CASE-B) of the present embodiment, the air compressor 1
Reduce the temperature drop from the outlet 6 to the inlet of the regenerator 50,
The flow of high-humidity air at a higher temperature than the conventional apparatus shown in FIG. 2 into the regenerator 50 has the following advantages.

【００３１】（１）再生器５０において熱交換に伴うエ
ネルギーロスを少なくすることができるため、発電効率
の向上に寄与することができる。(1) In the regenerator 50, energy loss due to heat exchange can be reduced, which can contribute to improvement in power generation efficiency.

【００３２】（２）再生器５０で負担する熱量が少なく
なり、再生器５０を小型化できる。(2) The amount of heat borne by the regenerator 50 is reduced, and the regenerator 50 can be downsized.

【００３３】（３）再生器５０が小型になることによ
り、再生器５０の圧力損失が小さくなり、ガスタービン
１０で回収できるエネルギーが多くなるため、発電出力
および発電効率が向上する。(3) As the regenerator 50 is reduced in size, the pressure loss of the regenerator 50 is reduced and the energy that can be recovered by the gas turbine 10 is increased, so that the power generation output and power generation efficiency are improved.

【００３４】ここで、上記（２）について表１の例で具
体的に説明すると、ＣＡＳＥ−ＡとＣＡＳＥ−Ｂでは再
生器５０の出口温度がほぼ等しいため、再生器５０の入
口温度が高くなると、再生器５０で負担すべき熱量が小
さくなる。ＣＡＳＥ−Ａでは１４１℃から５８０℃まで
約４４０度の温度上昇に伴う熱量を回収する必要がある
のに対して、ＣＡＳＥ−Ｂでは２４０℃から５８０℃ま
で３４０℃の温度上昇に伴う熱量を回収すればよいこと
になる。再生器５０は高温気体間の熱交換を行なうＨＡ
Ｔサイクルでは最大の熱交換器であるため、熱交換器が
小型化できることは設備コストの低減につながる。また
ＣＡＳＥ−Ｂでは、後置冷却器２８を流れる空気の流量
が５０％に減少していることから、後置冷却器２８の小
型化も可能になる。Here, the above (2) will be specifically described with reference to the example shown in Table 1. Since the outlet temperature of the regenerator 50 is almost equal between CASE-A and CASE-B, when the inlet temperature of the regenerator 50 increases. Therefore, the amount of heat to be borne by the regenerator 50 is reduced. In CASE-A, it is necessary to recover the amount of heat associated with the temperature rise of about 440 degrees from 141 ° C to 580 ° C, whereas in CASE-B, the amount of heat associated with the temperature rise of 340 ° C from 240 ° C to 580 ° C is recovered. That's all I need to do. The regenerator 50 performs HA for heat exchange between hot gases.
Since the heat exchanger is the largest in the T cycle, the downsizing of the heat exchanger leads to a reduction in equipment cost. In CASE-B, since the flow rate of the air flowing through the post-cooler 28 is reduced to 50%, the size of the post-cooler 28 can be reduced.

【００３５】また熱交換に伴う温度差の影響を加味して
システム全体について評価すると、ＣＡＳＥ−ＢではＣ
ＡＳＥ−Ａに比べて、熱交換器６２の伝熱面積を約１５
％低減できる。When the entire system is evaluated in consideration of the influence of the temperature difference due to heat exchange, CASE-B
Compared to ASE-A, the heat transfer area of the heat exchanger 62 is about 15
%.

【００３６】なお、再生器５０入口における空気中の湿
分の割合はＣＡＳＥ−ＡとＣＡＳＥ−Ｂではほぼ等しい
ため、分岐流路を設けたＣＡＳＥ−Ｂの場合には増湿器
４０出口の湿分をＣＡＳＥ−Ａの場合よりも高くする必
要がある。すなわち空気に湿分を多く含ませるために
は、空気と高温水の接触面積を多くすることが必要であ
る。空気と高温水の接触面積を多くするに際しては、増
湿器４０の反応距離を長く、すなわち増湿器４０の高さ
を高くすることで空気と高温水の接触面積を多くするこ
とができる。この場合、増湿器４０を通過する空気流量
が減少するため、増湿器４０の容積は小さくなり、増湿
器４０本体はむしろ小型になる。Since the proportion of moisture in the air at the inlet of the regenerator 50 is substantially equal in CASE-A and CASE-B, in the case of CASE-B having a branch flow path, the moisture at the outlet of the humidifier 40 is reduced. Need to be higher than in CASE-A. That is, it is necessary to increase the contact area between air and high-temperature water in order to make air contain a large amount of moisture. When increasing the contact area of the air and the high-temperature water, the reaction distance of the humidifier 40 is increased, that is, by increasing the height of the humidifier 40, the contact area of the air and the high-temperature water can be increased. In this case, since the flow rate of the air passing through the humidifier 40 is reduced, the volume of the humidifier 40 is reduced, and the main body of the humidifier 40 is rather small.

【００３７】次に、分流器２２において空気圧縮機１６
から導入される空気の分岐割合（分流割合）を変えたと
きの発電効率について説明する。図３は分流器２２に導
入される空気の分岐割合を変えた場合の発電効率の変化
を相対値で表わしたものである。Next, in the flow divider 22, the air compressor 16
The power generation efficiency when the branching ratio (division ratio) of the air introduced from the furnace is changed will be described. FIG. 3 shows a change in the power generation efficiency when the branch ratio of the air introduced into the flow divider 22 is changed, as a relative value.

【００３８】分流器２２において流路２６への空気への
分岐割合（分流割合）を増加させると、混合器３０にお
いて混合された後の空気の温度は高くなり、再生器５０
の熱交換に伴うエネルギーロスが小さく、再生器５０の
圧力損失が少なくなるため、図中の曲線Ｘのように効率
は向上する。一方、流路２６への分岐割合を多くしてい
くと、増湿器４０に流入する空気に対して増湿器４０で
加える湿分の割合が大きくなる。この割合が大きいほ
ど、空気と高温水の接触面積を多くすることが必要で、
増湿器４０において反応距離を長くしたり、空気と高温
水を激しく接触させたりする必要がある。このため、流
路２６への分岐割合が大きくなるほど増湿器４０での圧
力損失が増大し、図中の曲線Ｙのように効率は低下す
る。すなわち曲線Ｙは、流路流路２６への流量の増加に
応じて湿分が低下することを意味している。When the branching ratio of the air to the flow path 26 (the branching ratio) in the flow divider 22 is increased, the temperature of the air mixed in the mixer 30 increases, and the regenerator 50
Since the energy loss due to the heat exchange of the regenerator 50 is small and the pressure loss of the regenerator 50 is small, the efficiency is improved as shown by the curve X in the figure. On the other hand, if the branching ratio to the flow path 26 is increased, the ratio of the moisture added by the humidifier 40 to the air flowing into the humidifier 40 increases. The larger this ratio is, the more contact area between air and hot water is needed,
In the humidifier 40, it is necessary to lengthen the reaction distance or to make the air and the high-temperature water violently contact. For this reason, the pressure loss in the humidifier 40 increases as the branching ratio to the flow path 26 increases, and the efficiency decreases as indicated by the curve Y in the figure. That is, the curve Y indicates that the moisture decreases as the flow rate to the flow channel 26 increases.

【００３９】曲線Ｘ、Ｙによる効率を考慮すると、ガス
タービン１０の駆動に伴う発電効率は曲線Ｘ、Ｙの兼ね
合いとして変化するため、本実施形態では、曲線Ｚにし
たがって流路２６への空気の分岐割合を決定することと
している。曲線Ｚは図１に示すガスタービン発電装置に
おける評価結果を相対値で示したものである。In consideration of the efficiencies according to the curves X and Y, the power generation efficiency accompanying the driving of the gas turbine 10 changes as a balance between the curves X and Y. The branch ratio is determined. A curve Z shows the evaluation result of the gas turbine power generator shown in FIG. 1 as a relative value.

【００４０】また流路２６への空気の分岐割合を決定す
るに際しては、以下のことが考慮されている。増湿器４
０で水を蒸発させるために必要な熱エネルギーは後置冷
却器２８および熱交換器６２で熱回収した高温水により
得られるが、この高温水に対しては、循環水流路４２内
で沸騰しないように、その圧力における飽和蒸気温度よ
りも、例えば、１５〜２０℃低く設定した上限値が設け
られる。さらに増湿器４０から流出する高湿分空気はこ
の高温水から熱エネルギーを与えられるのであるから、
この高温水の温度を越えることはできない。このため、
図１に示す実施形態では、高温水の上限温度は約１８０
℃になり、このときの空気の分岐割合（流路２６への分
岐割合）は約０．８（増湿器４０を経由する流量の分岐
割合は０．２）である。上限温度はガスタービン１０の
圧縮比あるいは増湿器４０での圧力により変化するが、
空気の分岐割合の上限値は約０．８であり、ほぼ一定の
値をとる。このように空気の分岐割合が０．８以下、言
い替えると、空気圧縮機１６から増湿器４０を経由して
再生器５０に至る流路（空気圧縮機１６と流路２４を結
ぶ系）の流量をＡとし、空気圧縮機１６から後置冷却器
２８、増湿器４０を経由せずに、空気圧縮機１６から分
流器２２を経由して再生器５０に至る流路（分流器２２
と再生器５０とを結ぶ系）の流量をＢとしたときに、流
量比Ｂ／Ａが４．０（分岐割合０．８／０．２＝４．
０）以下の領域（図３の分割不適領域を除く領域）に本
発明を適用すれば、後置冷却器２８や熱交換器６２を経
由する循環流路で安定した熱回収が可能になる。In determining the branching ratio of air to the flow path 26, the following is taken into consideration. Humidifier 4
The heat energy required to evaporate the water at 0 is obtained by the high-temperature water recovered by the post-cooler 28 and the heat exchanger 62, but the high-temperature water does not boil in the circulating water flow path 42. As described above, an upper limit set at, for example, 15 to 20 ° C. lower than the saturated steam temperature at that pressure is provided. Furthermore, since the high-humidity air flowing out of the humidifier 40 is given thermal energy from this high-temperature water,
The temperature of this hot water cannot be exceeded. For this reason,
In the embodiment shown in FIG.
° C, and the branching ratio of air (the branching ratio to the flow path 26) at this time is about 0.8 (the branching ratio of the flow rate through the humidifier 40 is 0.2). The upper limit temperature varies depending on the compression ratio of the gas turbine 10 or the pressure in the humidifier 40,
The upper limit value of the air branching ratio is about 0.8, which is almost constant. Thus, the branching ratio of the air is 0.8 or less, in other words, the flow path (the system connecting the air compressor 16 and the flow path 24) from the air compressor 16 to the regenerator 50 via the humidifier 40. The flow rate is assumed to be A, and a flow path from the air compressor 16 to the regenerator 50 via the flow divider 22 without passing through the post-cooler 28 and the humidifier 40 from the air compressor 16 (divider 22)
Assuming that the flow rate of the system that connects the power supply and the regenerator 50 is B, the flow rate ratio B / A is 4.0 (the branching ratio 0.8 / 0.2 = 4.
0) If the present invention is applied to the following regions (regions other than the inappropriately divided regions in FIG. 3), stable heat recovery can be achieved in the circulation flow path passing through the post-cooler 28 and the heat exchanger 62.

【００４１】このように、本実施形態においては、曲線
Ｚにしたがって、流量の流量比を適正に規定することに
より、再生器５０の熱交換に伴うエネルギーロスを減少
させ、発電効率の向上を図ることができる。As described above, in the present embodiment, by appropriately defining the flow rate ratio according to the curve Z, the energy loss due to the heat exchange of the regenerator 50 is reduced, and the power generation efficiency is improved. be able to.

【００４２】次に、本発明の第２実施形態を図４にした
がって説明する。本実施形態におけるガスタービン発電
装置は、図１に示す装置から混合器３０を取り除くとと
もに、空気流路４４を第１の流路とし、流路２６を第２
の流路として各流路をそれぞれ独立に再生器５０に接続
し、空気流路４４から導入された湿分を含む空気を再生
器５０で排ガスと熱交換して、第１の燃焼用流体として
流路５２ａを介して燃焼器５４に送給し、流路２６から
導入された空気を再生器５０で燃焼ガスと熱交換して、
第２の燃焼用流体として流路５２ｂを介して燃焼器５４
に送給するようにしたものである。すなわち流路２６が
空気流路４４と合流せずに再生器５０を通りし、燃焼器
５４で合流していることである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the gas turbine power generation device according to the present embodiment, the mixer 30 is removed from the device shown in FIG. 1, the air flow path 44 is used as a first flow path, and the flow path 26 is used as a second flow path.
Each of the flow paths is independently connected to the regenerator 50 as a flow path, and the air containing moisture introduced from the air flow path 44 exchanges heat with the exhaust gas in the regenerator 50 to form a first combustion fluid. The air is supplied to the combustor 54 via the flow path 52a, and the air introduced from the flow path 26 exchanges heat with the combustion gas in the regenerator 50,
A combustor 54 is provided as a second combustion fluid via a flow path 52b.
It is intended to be sent to. That is, the flow path 26 passes through the regenerator 50 without being merged with the air flow path 44 and merges with the combustor 54.

【００４３】本実施形態においては、前記実施形態にお
ける効果に加えて、空気中の湿分割合が異なる燃焼用空
気（２系統の燃焼用流体）を燃焼器５４に供給できるた
め、例えば、燃焼器５４の入口部に酸素濃度の高い空気
を供給し、温度が上昇した燃焼器５４中央以降に、湿分
割合の高い空気を供給するといった燃焼制御上の自由度
を大きくすることができるという効果がある。In the present embodiment, in addition to the effects of the above-described embodiment, since combustion air (two types of combustion fluids) having a different moisture content in the air can be supplied to the combustor 54, for example, The effect that the air having a high oxygen concentration is supplied to the inlet portion of the combustor 54 and the air having a high moisture content is supplied from the center of the combustor 54 where the temperature has increased, and the degree of freedom in combustion control can be increased. is there.

【００４４】次に、本発明の第３実施形態を図５にした
がって説明する。本実施形態は、図１に示すガスタービ
ン発電装置から分流器２２、混合器３０を取り除き、こ
れらの代わりに、空気圧縮機１６と後置冷却器２８の間
に再生熱交換器６４を設け、空気圧縮機１６から排出さ
れる圧縮空気を再生熱交換器６４に導入するとともに、
増湿器４０から排出される湿分を含む空気を再生熱交換
器６４に導入し、再生熱交換器６４において、圧縮され
た空気と湿分を含む空気との間で熱交換を行ない、熱交
換された湿分を含む空気を再生器５０に送給するように
したものである。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the shunt 22 and the mixer 30 are removed from the gas turbine power generator shown in FIG. 1, and a regenerative heat exchanger 64 is provided between the air compressor 16 and the post-cooler 28 instead of these components. The compressed air discharged from the air compressor 16 is introduced into the regenerative heat exchanger 64,
The moisture-containing air discharged from the humidifier 40 is introduced into the regenerative heat exchanger 64, where heat is exchanged between the compressed air and the moisture-containing air to generate heat. The air containing the exchanged moisture is supplied to the regenerator 50.

【００４５】本実施形態においては、増湿器４０から排
出される湿分を含む空気の温度を再生熱交換器６４で高
めるようにしているため、再生器５０の熱交換に伴うエ
ネルギーロスを減少させることができる。In this embodiment, since the temperature of the air containing moisture discharged from the humidifier 40 is increased by the regenerative heat exchanger 64, the energy loss caused by the heat exchange of the regenerator 50 is reduced. Can be done.

【００４６】また、本実施形態における再生熱交換器６
４は、高圧の気体間の熱交換を行なうようになっている
ため、流体の単位体積当たりの熱容量が大きく、従来の
装置（再生熱交換器６４を有することなく、単に再生器
５０を二つの再生器に分割した装置）よりも再生器５０
を小型化でき、システムの圧力損失を低減することがで
きる。The regenerative heat exchanger 6 according to the present embodiment
4 is designed to perform heat exchange between high-pressure gases, so that the heat capacity per unit volume of the fluid is large, and the conventional apparatus (without having the regenerative heat exchanger 64, simply connects two regenerators 50). Regenerator 50 rather than regenerator 50)
Can be reduced in size, and the pressure loss of the system can be reduced.

【００４７】なお、図５に示す装置の構成は、空気圧縮
機の出口温度の高い重構造型ガスタービンであるために
取り得るシステム構成であり、中間冷却器を使用したシ
ステムでは、通常、圧縮機出口の空気温度が再生器出口
側の排ガス温度よりも低くなるため、本実施形態におけ
る効果は期待できない。The configuration of the apparatus shown in FIG. 5 is a system configuration that can be adopted because it is a heavy-structure gas turbine having a high outlet temperature of an air compressor. In a system using an intercooler, a compression system is usually used. Since the air temperature at the outlet of the unit is lower than the exhaust gas temperature at the outlet of the regenerator, the effect of this embodiment cannot be expected.

【００４８】前記各実施形態においては、ガスタービン
１０の負荷として発電機１２を用いたものについて述べ
たが、発電機１２の他に他の負荷を駆動するシステムに
も本発明を適用することもできる。In the above embodiments, the gas turbine 10 using the generator 12 as a load has been described. However, the present invention can be applied to a system for driving other loads in addition to the generator 12. it can.

【００４９】なお、前記各実施形態においては、空気圧
縮機１６からガスタービン１０に対して流路６６を介し
て冷却空気が送給されている。In each of the above embodiments, cooling air is supplied from the air compressor 16 to the gas turbine 10 via the flow path 66.

【００５０】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
空気圧縮機によって圧縮された空気が燃焼用空気として
再生器に導入されるときの温度の低下を小さくするよう
にしたため、再生器の熱交換に伴うエキセルギロスを少
なくすることができ、システムとしての発電効率の向上
に寄与することができる。また再生器の負担が少なくな
り、再生器を小型化できるとともに圧力損失を低減する
ことができるため、ガスタービンから取り出せる出力が
増加し、システム全体として発電効率の向上を図ること
ができる。As described above, according to the present invention,
Since the decrease in temperature when the air compressed by the air compressor is introduced into the regenerator as combustion air is reduced, exergy loss due to heat exchange in the regenerator can be reduced, and power generation as a system This can contribute to improvement in efficiency. Further, the burden on the regenerator is reduced, the regenerator can be reduced in size and the pressure loss can be reduced, so that the output that can be taken out of the gas turbine increases, and the power generation efficiency of the entire system can be improved.

【００５１】さらに、分流器における空気の分流割合の
上限値を規定し、この規定にしたがって空気の分流割合
を制御することで、空気冷却器や熱交換器を経由する循
環流路で安定した熱回収が可能になり、熱交換に伴うエ
ネルギーロスを減少させ、発電効率の向上を図ることが
できる。Further, by defining an upper limit value of the air splitting ratio in the flow splitter and controlling the air splitting ratio in accordance with the regulation, a stable heat is obtained in the circulation flow path via the air cooler and the heat exchanger. Recovery becomes possible, energy loss due to heat exchange is reduced, and power generation efficiency can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図２】従来の装置の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a conventional device.

【図３】本発明に係る装置の発電効率向上の評価例を説
明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an evaluation example of improvement in power generation efficiency of the device according to the present invention.

【図４】本発明の第２実施形態を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第３実施形態を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…ガスタービン、 １２…発電機、 １６…空気圧縮機、 ２２…分流器、 ２８…後置冷却器、 ３０…混合器、 ４０…増湿器４０、 ５０…再生器、 ５４…燃焼器、 ６４…再生熱交換器。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Gas turbine, 12 ... Generator, 16 ... Air compressor, 22 ... Divider, 28 ... Post-cooler, 30 ... Mixer, 40 ... Humidifier 40, 50 ... Regenerator, 54 ... Combustor, 64 ... regenerative heat exchanger.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 幡宮 重雄 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 塚本 守昭 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 山本 博隆 香川県高松市屋島西町2109番地８ 株式会 社四国総合研究所内 (72)発明者 願化 敏彦 香川県高松市屋島西町2109番地８ 株式会 社四国総合研究所内 (72)発明者 安藤 秀彰 香川県高松市屋島西町2109番地８ 株式会 社四国総合研究所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Shigeo Hatamiya 7-2-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Electric Power & Electric Equipment Development Division (72) Inventor Moriaki Tsukamoto Hitachi City, Ibaraki Prefecture 3-1-1, Machi, Hitachi, Ltd.Hitachi Plant (72) Inventor Hirotaka Yamamoto 2109-8 Yashima Nishimachi, Takamatsu City, Kagawa Prefecture Inside Shikoku Research Institute, Ltd. (72) Inventor Toshihiko Kanka Takamatsu, Kagawa Prefecture 2109-8 Yashima Nishimachi Inside Shikoku Research Institute, Inc. (72) Inventor Hideaki Ando 2109-8 Yashima Nishimachi, Takamatsu City, Kagawa Prefecture Inside Shikoku Research Institute, Inc.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより発電機と前記空気圧縮機
を駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空気
圧縮機により圧縮された空気を導入して冷却する空気冷
却器と、この空気冷却器により冷却された空気を導入し
導入された空気に湿分を付加する増湿器と、前記空気圧
縮機により圧縮された空気の一部を前記空気圧縮機と前
記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系に分流する分流器
と、前記増湿器から湿分を含む空気を導入すると共に前
記分流器から空気を導入し導入された空気および湿分を
含む空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換して燃焼
用流体として出力する再生器と、燃料と前記再生器から
の燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを前記ガスタービン
に送給する燃焼器とを備えてなるガスタービン発電装
置。1. An air compressor for introducing and compressing air,
A gas turbine that drives the generator and the air compressor to discharge exhaust gas by the thermal energy of the combustion gas, an air cooler that introduces and cools the air compressed by the air compressor, A humidifier that introduces cooled air and adds moisture to the introduced air, and a system that connects a part of the air compressed by the air compressor to the air compressor and the air cooler, A flow divider that divides the air into a different system; and a heat exchanger that introduces moisture-containing air from the humidifier and introduces air from the flow divider to introduce the introduced air and moisture-containing air with exhaust gas of the gas turbine. A gas turbine power generator comprising: a regenerator that outputs a combustion fluid as a combustion fluid; and a combustor that burns fuel and the combustion fluid from the regenerator to supply combustion gas to the gas turbine. 【請求項２】 空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより発電機と前記空気圧縮機
を駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空気
圧縮機により圧縮された空気を導入して冷却する空気冷
却器と、この空気冷却器により冷却された空気を導入し
導入された空気に湿分を付加する増湿器と、前記空気圧
縮機により圧縮された空気の一部を前記空気圧縮機と前
記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系に分流する分流器
と、前記増湿器から湿分を含む空気を導入すると共に前
記分流器から空気を導入して混合する混合器と、この混
合器により混合された空気および湿分を含む空気を前記
ガスタービンの排ガスと熱交換して燃焼用流体として出
力する再生器と、燃料と前記再生器からの燃焼用流体を
燃焼させて燃焼ガスを前記ガスタービンに送給する燃焼
器とを備えてなるガスタービン発電装置。2. An air compressor for introducing and compressing air,
A gas turbine that drives the generator and the air compressor to discharge exhaust gas by the thermal energy of the combustion gas, an air cooler that introduces and cools the air compressed by the air compressor, A humidifier that introduces cooled air and adds moisture to the introduced air, and a system that connects a part of the air compressed by the air compressor to the air compressor and the air cooler, A flow divider that divides the air into the different systems, a mixer that introduces moisture-containing air from the humidifier and introduces air from the flow divider to mix the air and the moisture mixed by the mixer. A regenerator that exchanges heat containing air with the exhaust gas of the gas turbine and outputs it as a combustion fluid, and a combustor that burns fuel and the combustion fluid from the regenerator to supply combustion gas to the gas turbine. Comprising Turbines power generator. 【請求項３】 空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより発電機と前記空気圧縮機
を駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空気
圧縮機により圧縮された空気を導入して冷却する空気冷
却器と、この空気冷却器により冷却された空気を導入し
導入された空気に湿分を付加する増湿器と、前記空気圧
縮機により圧縮された空気の一部を前記空気圧縮機と前
記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系に分流する分流器
と、前記増湿器から第１の流路を介して湿分を含む空気
を導入すると共に前記分流器から第２の流路を介して空
気を導入し導入された湿分を含む空気および空気をそれ
ぞれ独立に前記ガスタービンの排ガスと熱交換して第１
の燃焼用流体および第２の燃焼用流体として独立に出力
する再生器と、燃料と前記再生器からの第１の燃焼用流
体および第２の燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを前記
ガスタービンに送給する燃焼器とを備えてなるガスター
ビン発電装置。3. An air compressor for introducing and compressing air,
A gas turbine that drives the generator and the air compressor to discharge exhaust gas by the thermal energy of the combustion gas, an air cooler that introduces and cools the air compressed by the air compressor, A humidifier that introduces cooled air and adds moisture to the introduced air, and a system that connects a part of the air compressed by the air compressor to the air compressor and the air cooler, A flow splitter that splits the flow into different systems, and air containing moisture is introduced from the humidifier through a first flow path, and air is introduced from the flow splitter through a second flow path. The air containing the moisture and the air independently exchange heat with the exhaust gas of the gas turbine, and
A regenerator that independently outputs a combustion fluid and a second combustion fluid, and a fuel and a first combustion fluid and a second combustion fluid from the regenerator, which burn the combustion gas into the gas turbine. And a combustor for supplying the gas turbine to the gas turbine. 【請求項４】 空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより発電機と前記空気圧縮機
を駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空気
圧縮機により圧縮された空気を導入するとともに湿分を
含む空気を導入して互いに熱交換する再生熱交換器と、
この再生熱交換器で熱交換された圧縮空気を導入して冷
却する空気冷却器と、この空気冷却器により冷却された
空気を導入し導入された空気に湿分を付加して前記再生
熱交換器に出力する増湿器と、前記再生熱交換器から熱
交換された湿分を含む空気を導入し導入された湿分を含
む空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換して燃焼用
流体として出力する再生器と、燃料と前記再生器からの
燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを前記ガスタービンに
送給する燃焼器とを備えてなるガスタービン発電装置。4. An air compressor for introducing and compressing air,
A gas turbine that drives the generator and the air compressor to discharge exhaust gas by the heat energy of the combustion gas, and introduces air compressed by the air compressor and introduces air containing moisture to exchange heat with each other. A regenerative heat exchanger
An air cooler for introducing and cooling the compressed air heat exchanged by the regenerative heat exchanger; and introducing the air cooled by the air cooler and adding moisture to the introduced air for the regenerative heat exchange. A humidifier that outputs to the heat exchanger, introduces air containing moisture exchanged from the regenerative heat exchanger, and heat-exchanges the introduced air containing moisture with the exhaust gas of the gas turbine as a combustion fluid. A gas turbine power generator, comprising: a regenerator that outputs fuel; and a combustor that burns fuel and a combustion fluid from the regenerator to supply combustion gas to the gas turbine. 【請求項５】 前記空気圧縮機と前記空気冷却器とを結
ぶ系の流量をＡとし、前記分流器と前記再生器とを結ぶ
系の流量をＢとしたときに、流量比Ｂ／Ａは４．０以下
であることを特徴する請求項１、または２記載のガスタ
ービン発電装置。5. When a flow rate of a system connecting the air compressor and the air cooler is A and a flow rate of a system connecting the flow divider and the regenerator is B, a flow ratio B / A is: 3. The gas turbine power generator according to claim 1, wherein the gas turbine power generation is 4.0 or less. 【請求項６】 前記再生器から排出される排ガスを循環
水流路中の水と熱交換する熱交換器を有し、前記循環水
流路は、前記空気冷却器と前記増湿器を循環する循環水
流路に接続されていることを特徴とする請求項１、２、
３、４または５記載のガスタービン発電装置。6. A heat exchanger for exchanging heat of exhaust gas discharged from the regenerator with water in a circulating water flow path, wherein the circulating water flow path circulates through the air cooler and the humidifier. 3. The device according to claim 1, which is connected to a water channel.
The gas turbine power generator according to 3, 4, or 5. 【請求項７】 空気を導入して圧縮する空気圧縮機と、
燃焼ガスの熱エネルギーにより負荷と前記空気圧縮機械
とを駆動して排ガスを排出するガスタービンと、前記空
気圧縮機により圧縮された空気を導入して冷却する空気
冷却器と、この空気冷却器により冷却された空気を導入
し導入された空気に湿分を付加する増湿器と、前記空気
圧縮機により圧縮された空気の一部を前記空気圧縮機と
前記空気冷却器とを結ぶ系とは異なる系に分流する分流
器と、前記増湿器から湿分を含む空気を導入すると共に
前記分流器から空気を導入し導入された空気および湿分
を含む空気を前記ガスタービンの排ガスと熱交換して燃
焼用流体として出力する再生器と、燃料と前記再生器か
らの燃焼用流体を燃焼させて燃焼ガスを前記ガスタービ
ンに送給する燃焼器とを備えてなるガスタービン駆動シ
ステム。7. An air compressor for introducing and compressing air,
A gas turbine that drives a load and the air compression machine with the heat energy of the combustion gas to discharge exhaust gas, an air cooler that introduces and cools air compressed by the air compressor, and an air cooler. A humidifier that introduces cooled air and adds moisture to the introduced air, and a system that connects a part of the air compressed by the air compressor to the air compressor and the air cooler, A flow divider that divides the air into a different system; and a heat exchanger that introduces moisture-containing air from the humidifier and introduces air from the flow divider to introduce the introduced air and moisture-containing air with exhaust gas of the gas turbine. A gas turbine drive system comprising: a regenerator that outputs a combustion fluid as combustion fluid; and a combustor that burns fuel and the combustion fluid from the regenerator to supply combustion gas to the gas turbine.